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ITFI20080155A1 - BROADBAND COMMUNICATION SYSTEM BETWEEN ONE OR MORE CONTROL CENTERS AND ONE OR MORE MOBILE UNITS - Google Patents

BROADBAND COMMUNICATION SYSTEM BETWEEN ONE OR MORE CONTROL CENTERS AND ONE OR MORE MOBILE UNITS

Info

Publication number
ITFI20080155A1
ITFI20080155A1 IT000155A ITFI20080155A ITFI20080155A1 IT FI20080155 A1 ITFI20080155 A1 IT FI20080155A1 IT 000155 A IT000155 A IT 000155A IT FI20080155 A ITFI20080155 A IT FI20080155A IT FI20080155 A1 ITFI20080155 A1 IT FI20080155A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
signal
repeaters
control
radio
antenna
Prior art date
Application number
IT000155A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Francesco Ceccherini
Antonio Toaiari
Original Assignee
Thales Security Solutions & Service S Italia S P A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales Security Solutions & Service S Italia S P A filed Critical Thales Security Solutions & Service S Italia S P A
Priority to ITFI2008A000155A priority Critical patent/IT1390946B1/en
Priority to PT98065204T priority patent/PT2319267T/en
Priority to EP09806520.4A priority patent/EP2319267B1/en
Priority to CA2733771A priority patent/CA2733771C/en
Priority to ES09806520T priority patent/ES2795454T3/en
Priority to US13/058,633 priority patent/US8903379B2/en
Priority to PCT/IB2009/053510 priority patent/WO2010018529A1/en
Publication of ITFI20080155A1 publication Critical patent/ITFI20080155A1/en
Application granted granted Critical
Publication of IT1390946B1 publication Critical patent/IT1390946B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/0005Control or signalling for completing the hand-off
    • H04W36/0083Determination of parameters used for hand-off, e.g. generation or modification of neighbour cell lists
    • H04W36/00837Determination of triggering parameters for hand-off
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/0005Control or signalling for completing the hand-off
    • H04W36/0083Determination of parameters used for hand-off, e.g. generation or modification of neighbour cell lists
    • H04W36/0085Hand-off measurements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/0005Control or signalling for completing the hand-off
    • H04W36/0083Determination of parameters used for hand-off, e.g. generation or modification of neighbour cell lists
    • H04W36/0085Hand-off measurements
    • H04W36/0088Scheduling hand-off measurements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W36/00Hand-off or reselection arrangements
    • H04W36/08Reselecting an access point
    • H04W36/083Reselecting an access point wherein at least one of the access points is a moving node

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

SISTEMA DI COMUNICAZIONE A BANDA LARGA TRA UNO O PIÙ CENTRI DI BROADBAND COMMUNICATION SYSTEM BETWEEN ONE OR MORE CENTERS OF

CONTROLLO E UNA O PIÙ UNITÀ MOBILI CONTROL AND ONE OR MORE MOBILE UNITS

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione à ̈ relativa a un sistema di comunicazione a larga banda tra uno o più Centri di Controllo (CC) e una o più Unità Mobili (MU) che si spostano a velocità elevata. The present invention relates to a broadband communication system between one or more Control Centers (CC) and one or more Mobile Units (MU) moving at high speed.

La comunicazione tra l'elemento in rapido spostamento, tipicamente un mezzo di trasporto per persone e/o merci, à ̈ supportata da un sistema radio wireless dotato di roaming con HandOver (HO) tra la rete (sistema di bordo) installata sull'unità mobile e la rete del sistema a terra. The communication between the rapidly moving element, typically a means of transport for people and / or goods, is supported by a wireless radio system equipped with roaming with HandOver (HO) between the network (on-board system) installed on the unit mobile and ground system network.

In questo contesto, per mezzi di trasporto s'intendono ad esempio automobili, autotreni, treni per linee ferroviarie extraurbane o metropolitane, tram, filobus, navi/barche/gommoni, carrelli per dispositivi di trasporto dei rifiuti e simili. In this context, means of transport include, for example, cars, lorries, trains for suburban or underground railway lines, trams, trolley buses, ships / boats / rafts, trolleys for waste transport devices and the like.

Parlando di merci ci si può altresì riferire ad esempio a materie prime, prodotti lavorati o semi-lavorati, sottoprodotti, rifiuti ecc.. Speaking of goods, we can also refer, for example, to raw materials, finished or semi-finished products, by-products, waste, etc.

I sistemi radio attualmente noti per supportare le comunicazioni in tutti gli ambienti in cui la velocità del mezzo in movimento à ̈ un elemento caratteristico, come Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), Global System for Mobile communications (GSM) o Terrestrial Trunked Radio (TETRA), sono limitati in termini di larghezza di banda e servizi supportati e non possono essere usati in modo efficace quando l'estensione della larghezza di banda propria dei servizi da fornire (come nel caso di trasmissione di flussi video simultanei da diverse telecamere e dal vivo con elevata qualità, senza che nella postazione ricevente si rilevino fenomeni di rallentamento o congelamento delle immagini, trasmissione di dati ad alta velocità in tempo reale, trasmissioni video broadcasting in tempo reale, comunicazione vocale in tempo reale) à ̈ un requisito essenziale. Radio systems currently known to support communications in all environments where the speed of the vehicle in motion is a characteristic element, such as Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), Global System for Mobile communications (GSM) or Terrestrial Trunked Radio (TETRA ), are limited in terms of bandwidth and supported services and cannot be used effectively when the extension of the bandwidth of the services to be provided (such as in the case of simultaneous video stream transmission from different cameras and live with high quality, without slowing down or freezing of images in the receiving station, high-speed data transmission in real time, video broadcasting in real time, voice communication in real time) is an essential requirement.

Le limitazioni appena menzionate, in termini di efficacia e fornitura degli attributi “dal vivo“ e tempo reale ai servizi erogati, condizionano attualmente l'uso delle tecnologie WLAN (Wireless Local Area Network) definite dagli standard IEEE 802.11 FHSS, IEEE 802.11 a,b,g e 802.16, in tutti i casi in cui la velocità del mezzo mobile à ̈ un elemento caratterizzante. È chiaro del resto che, a differenza di quanto accade in un'abitazione o in un ufficio, in cui il roaming avviene raramente e la comunicazione differita à ̈ tollerata, la supervisione realizzata tramite sistemi di comunicazione radio richiede una comunicazione continua in cui il roaming deve essere realizzato in maniera efficiente, rispettando i vincoli imposti dal tipo di servizi che devono essere assicurati (dal vivo, trasmissione dati etc.), e si verifica spesso a velocità molto elevate. The aforementioned limitations, in terms of effectiveness and provision of the `` live '' attributes and real time to the services provided, currently affect the use of WLAN (Wireless Local Area Network) technologies defined by the IEEE 802.11 FHSS, IEEE 802.11a standards. , b, g and 802.16, in all cases where the speed of the moving vehicle is a characterizing element. It is clear, moreover, that, unlike what happens in a home or an office, where roaming rarely occurs and deferred communication is tolerated, supervision carried out through radio communication systems requires continuous communication in which roaming it must be carried out efficiently, respecting the constraints imposed by the type of services that must be ensured (live, data transmission, etc.), and often occurs at very high speeds.

Scendendo in ulteriore dettaglio, secondo l'arte nota, una rete stabilita per assicurare le comunicazioni tra i sottosistemi installati sulle unità mobili e uno o più centri di controllo à ̈ detta Sistema di Comunicazione (CS). Il CS à ̈ una rete integrata, Ethernet-IP trasparente, che comprende sia la rete in cavo che wireless. Il CS à ̈ quindi un insieme di apparati di rete cablati e wireless a radiofrequenze, protetta da un solido sistema di sicurezza, ed à ̈ basato su componenti commerciali, software e protocolli open standard, interconnessi e funzionalmente integrati secondo architetture e software specificamente sviluppati per rendere possibili le applicazioni richieste. Going into further detail, according to the known art, a network established to ensure communications between the subsystems installed on the mobile units and one or more control centers is called the Communication System (CS). The CS is an integrated, transparent Ethernet-IP network, which includes both wired and wireless networks. The CS is therefore a set of wired and wireless radio frequency network equipment, protected by a solid security system, and is based on commercial components, software and open standard protocols, interconnected and functionally integrated according to architectures and software specifically developed for make the required applications possible.

Esso comprende in pratica una combinazione di apparati switch/hub, dotati di opportune interfacce di accesso (Ethernet o altro) e radio, interconnessi da una rete di cavi in fibra ottica, cavi in rame e collegamenti radio. Gli switch/hub Ethernet sono installati in locali tecnici e hanno un duplice scopo, cioà ̈ interconnettere e aggregare i punti di accesso radio (Access Point - AP) alla rete e costituire un backbone Ethernet ad alta velocità. L'interconnessione degli AP viene effettuata mediante cablaggio a fibra ottica multi/mono-modale e convertitori elettro ottici, cavi in rame e collegamenti radio, agli switch di accesso della rete. Il backbone ad alta velocità si ottiene collegando tra loro gli switch Ethernet/IP mediante cablaggio a fibra ottica monomodale e/o connessione radio. In practice, it includes a combination of switch / hub devices, equipped with suitable access interfaces (Ethernet or other) and radio, interconnected by a network of fiber optic cables, copper cables and radio links. The Ethernet switches / hubs are installed in technical rooms and have a dual purpose, that is to interconnect and aggregate the radio access points (Access Points - APs) to the network and constitute a high-speed Ethernet backbone. The interconnection of the APs is carried out by means of multi / single-modal fiber optic cabling and electro-optical converters, copper cables and radio links, to the network access switches. The high-speed backbone is obtained by connecting the Ethernet / IP switches together using single-mode fiber optic cabling and / or radio connection.

Gli AP sono generalmente collocati in posizioni fisse e fungono da interfaccia d'accesso tra la zona di copertura wireless e gli hub/switch della rete. I punti di accesso per queste applicazioni sono normalmente installati in ambienti soggetti a condizioni ambientali critiche e sono alloggiati in contenitori che assicurano la protezione secondo la norma stabilita per ogni specifico ambiente (temperatura, vibrazioni, vento, resistenza, ecc.). The APs are generally placed in fixed positions and act as an access interface between the wireless coverage area and the network hubs / switches. The access points for these applications are normally installed in environments subject to critical environmental conditions and are housed in containers that ensure protection according to the standard established for each specific environment (temperature, vibrations, wind, resistance, etc.).

La rete mobile di bordo à ̈ installata sul mezzo in movimento (automobile, aereo, metropolitana, treno, ecc.). A seconda delle dimensioni del mezzo in movimento, l'architettura della rete mobile può variare in modo significativo, con l'obiettivo di ottenere la massima efficacia dalla tecnologia radio Wi-Fi utilizzata. The on-board mobile network is installed on the moving vehicle (car, plane, subway, train, etc.). Depending on the size of the vehicle in motion, the architecture of the mobile network can vary significantly, with the aim of obtaining maximum effectiveness from the Wi-Fi radio technology used.

L'ubicazione degli AP deve garantire un'intensità del segnale uniforme nell'area d'interesse. La distribuzione degli AP lungo il percorso della MU deve essere stabilita in funzione delle soglie di roaming e connessione precedentemente stabilite per le MU, che a sua volta à ̈ funzione del livello del rumore di fondo interferente. The location of the APs must ensure uniform signal intensity in the area of interest. The distribution of the APs along the path of the MU must be established according to the roaming and connection thresholds previously established for the MU, which in turn is a function of the level of the interfering background noise.

Gli AP devono fornire una copertura totale dell'area con un livello di segnale minimo al di sopra del rumore di fondo misurato congruente con gli obiettivi di copertura e i rapporti segnale/rumore minimi stabiliti per garantire i traguardi di progetto prefissati (min. e max. larghezza di banda stabilita, min. e max. throughput, ecc ). The APs must provide a total coverage of the area with a minimum signal level above the measured background noise congruent with the coverage objectives and the minimum signal / noise ratios established to guarantee the predetermined project goals (min. And max. established bandwidth, min. and max. throughput, etc).

Una volta determinato il rumore di fondo à ̈ possibile stabilire la copertura di segnale minima necessaria per assicurare il throughput del sistema e a determinare il posizionamento degli AP (si veda la figura 1). Once the background noise has been determined, it is possible to establish the minimum signal coverage necessary to ensure system throughput and to determine the positioning of the APs (see Figure 1).

Uno dei principali elementi di ottimizzazione, al fine di limitare al minimo il numero degli AP che garantiscono la copertura dell'area in questione, consiste nel contenere al minimo necessario la sovrapposizione delle celle radio fra gli AP adiacenti (figura 2). One of the main optimization elements, in order to minimize the number of APs that guarantee coverage of the area in question, consists in limiting the overlap of the radio cells between the adjacent APs to the minimum necessary (figure 2).

A tal fine, à ̈ auspicabile ridurre i tempi di pre-handover (scan e ricerca di un nuovo AP con un segnale migliore) e handover (disconnessione dall’AP cui la MU e connessa e riconnessione all’ AP adiacente avente migliore segnale precedentemente individuato dalla MU). To this end, it is desirable to reduce the pre-handover times (scan and search for a new AP with a better signal) and handover (disconnection from the AP to which the MU is connected and reconnection to the adjacent AP with a better signal. previously identified by the MU).

Il concetto di roaming radio comporta quindi una serie di associazioni e connessioni, disconnessioni e riconnessioni tra la MU e gli AP. Durante il processo di roaming, la MU à ̈ l’unica responsabile del processo di associazione con gli AP. The concept of radio roaming therefore involves a series of associations and connections, disconnections and reconnections between the MU and the APs. During the roaming process, the MU is solely responsible for the association process with the APs.

Una disconnessione tra la MU e l'AP si verifica quando una connessione esistente viene interrotta perché il livello del segnale ricevuto scende al di sotto della soglia stabilita secondo i criteri sopra descritti. Una disconnessione può essere iniziativa della MU e/o dell'AP. La riassociazione si verifica quando la MU si riassocia a un nuovo AP o a un AP a cui era associata in precedenza. A disconnection between the MU and the AP occurs when an existing connection is interrupted because the received signal level falls below the threshold established according to the criteria described above. A disconnection can be the initiative of the MU and / or the PA. Reassociation occurs when the MU re-associates to a new AP or to an AP it was previously associated with.

In un istante dato, una MU può essere associata a un solo AP, in modo da garantire che la MU mantenga solo una connessione con la rete. Un AP, invece, può essere associato a diverse MU in un momento dato. At any given moment, a MU can be associated with only one AP, ensuring that the MU only maintains a connection to the network. An AP, on the other hand, can be associated with several MUs at any given time.

Lo standard 802.11 delinea le funzionalità per il roaming dall’ area di copertura di un AP fino all'aerea di copertura di un altro AP. La logica di roaming tradizionale implementata nei dispositivi 802.11 à ̈ basata su un processo di selezione, in cui la premessa per l'associazione al prossimo miglior AP à ̈ basata sullo spostamento della MU verso un segnale più forte mentre il segnale esistente si sta attenuando. The 802.11 standard outlines the functionality for roaming from the coverage area of one AP to the coverage area of another AP. The traditional roaming logic implemented in 802.11 devices is based on a selection process, where the premise for pairing to the next best AP is based on moving the MU towards a stronger signal while the existing signal is attenuating.

La procedura di handover può essere quindi suddivisa, come anticipato, in due fasi logiche: individuazione e riautenticazione, dove il dispositivo che esegue lo handover à ̈ l'unità radio Wi-Fi installata nella CU (Control Unit - unità di controllo) di bordo della MU. The handover procedure can therefore be divided, as anticipated, into two logical phases: identification and re-authentication, where the device performing the handover is the Wi-Fi radio unit installed in the on-board CU (Control Unit) of the MU.

La individuazione (o scan) può essere espressa nei termini seguenti. Per via dello spostamento (ad esempio) del treno lungo i binari, l'intensità del segnale e il rapporto segnale/rumore del collegamento si deteriorano. Un algoritmo di handover, implementato nella Scheda Radio Wi-Fi (RC) installata sull'Unità Mobile inizia a cercare il nuovo AP eseguendo al livello MAC (Media Access Control) lo scan attivo dell'intervallo di frequenza selezionato. The identification (or scan) can be expressed in the following terms. Due to the movement (for example) of the train along the tracks, the signal strength and the signal-to-noise ratio of the link deteriorate. A handover algorithm, implemented in the Wi-Fi Radio Card (RC) installed on the Mobile Unit, starts searching for the new AP by performing the active scan of the selected frequency range at the MAC (Media Access Control) level.

Per quanto riguarda invece la riautenticazione, quando la scheda Wi-Fi trova un nuovo AP il cui segnale à ̈ al di sopra di un valore predefinito, viene consentita la connessione al nuovo AP. As for reauthentication, when the Wi-Fi card finds a new AP whose signal is above a predefined value, the connection to the new AP is allowed.

In reti complesse, il processo può essere eseguito in coordinamento con un controllore di sistema che fa parte della rete del sistema di terra. Il controllore di sistema conosce la posizione delle MU e delle CU sulla linea. Durante il processo di handover, gestisce la riassociazione delle MU dal vecchio AP al nuovo e reistrada i dati inviati (treno-terra e terra-treno) dal vecchio AP al successivo cui la MU si à ̈ riconnessa (figura 3). In complex networks, the process can be performed in coordination with a system controller that is part of the ground system network. The system controller knows the position of the MUs and CUs on the line. During the handover process, it manages the reassociation of the MUs from the old AP to the new one and re-routes the data sent (train-to-ground and ground-to-train) from the old AP to the next one to which the MU has reconnected (figure 3).

Questo processo viene eseguito lungo tutto il percorso per tutte le MU connesse alla rete. Il controllore di sistema à ̈ in grado di gestire istantaneamente lo handover di tutte le MU della rete assicurando i parametri necessari per il mantenimento degli attributi di qualità (flussi dati, attributi di qualità per le trasmissioni che devono essere eseguite in tempo reale etc.) di tutte le trasmissioni in corso. This process is performed all the way for all MUs connected to the network. The system controller is able to instantly manage the handover of all the MUs in the network ensuring the necessary parameters for maintaining the quality attributes (data flows, quality attributes for the transmissions that must be performed in real time, etc.) of all transmissions in progress.

In modalità roaming, la MU in movimento seleziona il prossimo miglior AP in un elenco di AP limitrofi di cui almeno uno presenta un livello di segnale al di sopra della soglia di join della MU. Questa logica di roaming garantisce gli handover in topologie basate su celle omnidirezionali dove la MU può spostarsi in qualsiasi direzione e dove sono presenti diversi AP (figura 4). In roaming mode, the moving MU selects the next best AP in a list of neighboring APs of which at least one has a signal level above the join threshold of the MU. This roaming logic guarantees the handover in topologies based on omnidirectional cells where the MU can move in any direction and where there are several APs (figure 4).

La logica di roaming convenzionale implementata nella specifica 802.11 non dà nessuna garanzia sul tempo necessario perché la MU effettui il roaming verso la cella limitrofa. La maggior parte della durata complessiva dello handover à ̈ dovuta alla fase di scan. The conventional roaming logic implemented in the 802.11 specification gives no guarantee as to the time required for the MU to roam to the neighboring cell. Most of the overall handover duration is due to the scan phase.

Si tratta di una delle principali limitazioni per supportare i servizi in tempo reale menzionati in precedenza, in particolare quando la MU si muove a velocità elevata. A seconda della velocità della MU, la connessione può essere interrotta per diversi secondi (si vedano i diagrammi autoesplicativi nelle figure 5 e 6), dando luogo ad un degrado che in molti casi può risultare del tutto inaccettabile. Nel diagramma di figura 6 si nota in particolare nell'intervallo temporale HO che rappresenta appunto la durata dello handover, e l'intervallo temporale Δ in cui, per effetto di tale durata, si ha disconnessione e perdita di dati, in maniera tanto più rilevante quanto maggiore à ̈ la velocità del veicolo. This is one of the major limitations to support the aforementioned real-time services, particularly when the MU is moving at high speed. Depending on the speed of the MU, the connection can be interrupted for several seconds (see the self-explanatory diagrams in figures 5 and 6), giving rise to a degradation that in many cases can be completely unacceptable. In the diagram of figure 6 we note in particular in the time interval HO which represents precisely the duration of the handover, and the time interval Î "in which, due to this duration, there is disconnection and loss of data, in a much more the greater the speed of the vehicle is relevant.

La presente invenzione si propone di superare tale stato di cose, fornendo un più evoluto sistema di comunicazione a banda larga tra uno o più centri di controllo e una o più unità mobili il quale assicuri, tra le altre cose, grazie ad una drastica velocizzazione della fase di scan, una procedura di handover trasparente, cioà ̈ senza cadute di connessione, in modo adattabile in funzione delle specifiche applicazioni e circostanze d'uso. The present invention aims to overcome this state of affairs by providing a more advanced broadband communication system between one or more control centers and one or more mobile units which ensures, among other things, thanks to a drastic speeding up of the scan phase, a transparent handover procedure, ie without connection drops, in an adaptable way according to the specific applications and circumstances of use.

Questo ed altri scopi vengono raggiunti dal sistema di comunicazione secondo la presente invenzione, le cui caratteristiche essenziali sono definite dalla prima delle rivendicazioni annesse. This and other objects are achieved by the communication system according to the present invention, the essential characteristics of which are defined by the first of the appended claims.

Le caratteristiche e i vantaggi del sistema di comunicazione a banda larga tra uno o più centri di controllo e una o più unità mobili risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fornita a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi, in cui: The characteristics and advantages of the broadband communication system between one or more control centers and one or more mobile units will become clearer from the following description of one of its embodiments, provided by way of non-limiting example with reference to the attached drawings, in which:

- la figura 1 e 2 sono rispettive rappresentazioni schematiche di sistemi di comunicazione a banda larga secondo la tecnica nota pertinente della presente invenzione; Figure 1 and 2 are respective schematic representations of broadband communication systems according to the relevant known art of the present invention;

- la figura 3 schematizza a livello macroscopico una fase di handover secondo la tecnica nota; - figure 3 schematises at a macroscopic level a handover phase according to the known art;

- la figura 4 Ã ̈ uno scema di massima rappresentativo del concetto di roaming; - le figure 5 e la figura 6 sono rispettivamente uno schema illustrativo ed un diagramma segnale/tempo di una procedura di handover di tipo noto; - Figure 4 is a rough diagram representative of the concept of roaming; - figures 5 and figure 6 are respectively an illustrative diagram and a signal / time diagram of a known type of handover procedure;

- le figure da 7 a 9 sono diagrammi e tabelle che indicano le caratteristiche dello standard IEEE 802.11; - Figures 7 to 9 are diagrams and tables indicating the characteristics of the IEEE 802.11 standard;

- le figure 10 e 11 sono schemi rappresentativi di una architettura di rete secondo una forma realizzativa dell'invenzione; Figures 10 and 11 are representative diagrams of a network architecture according to an embodiment of the invention;

- la figura 12 Ã ̈ un diagramma di flusso semplificato di una procedura di handover secondo l'invenzione; - figure 12 is a simplified flow diagram of a handover procedure according to the invention;

- la figura 13 Ã ̈ un diagramma segnale/tempo di una procedura di handover secondo l'invenzione; - figure 13 is a signal / time diagram of a handover procedure according to the invention;

- la figura 14 Ã ̈ un diagramma rappresentativo di una architettura di sistema secondo l'invenzione, in accordo con il modello ISO-OSI; - figure 14 is a representative diagram of a system architecture according to the invention, in accordance with the ISO-OSI model;

- le figure da 15a a 15e schematizzano a livello macroscopico le varie fasi di una procedura di handover secondo l'invenzione; - Figures 15a to 15e schematize at a macroscopic level the various phases of a handover procedure according to the invention;

- la figura 16 à ̈ un diagramma a blocchi che mostra le interazioni tra due unità di controllo disposte secondo l'invenzione in una stessa unità mobile; - figure 16 is a block diagram showing the interactions between two control units arranged according to the invention in the same mobile unit;

- la figura 17 à ̈ un grafico di intensità di segnale in rapporto alla frequenza della comunicazione wireless; e - figure 17 is a graph of signal intensity in relation to the frequency of the wireless communication; And

- la figura 18 Ã ̈ uno schema che esemplifica un percorso distorsivo di segnale wireless tra un'antenna di trasmissione ed un'antenna ricevente. - figure 18 is a diagram that exemplifies a distorting wireless signal path between a transmitting antenna and a receiving antenna.

Con riferimento a dette figure, un sistema secondo l'invenzione si rifà, per quanto di seguito non specificato, alle caratteristiche di massima dei sistemi noti sopra menzionati. With reference to said figures, a system according to the invention refers, although not specified below, to the general characteristics of the known systems mentioned above.

Lo standard di trasmissione di riferimento a cui si appoggia il sistema à ̈ quello dettato dalla famiglia di norme IEEE 802.11, ben note a qualsiasi esperto del ramo, articolabile secondo il diagramma di figura 7 e le cui principali caratteristiche e prestazioni (in termini di larghezza di banda, tecniche di modulazione e protezione contro le interferenze) sono riassunte rispettivamente dalle tabelle autoesplicative nelle figure 8 e 9. The reference transmission standard on which the system relies is that dictated by the IEEE 802.11 family of standards, well known to any expert in the field, which can be articulated according to the diagram in figure 7 and whose main characteristics and performances (in terms of width of bandwidth, modulation techniques and protection against interference) are summarized respectively by the self-explanatory tables in Figures 8 and 9.

In aggiunta agli standard indicati nei diagrammi e tabelle appena citati, il sistema à ̈ in grado di supportare anche lo standard 802.11n, operante a 540 Mbit/s, attualmente in attesa di certificazione finale da parte dell’ IEEE. Le prestazioni del sistema saranno del resto garantite non solo utilizzando le bande di frequenza radio previste dalle norme sopra citate, ma in qualsiasi altra banda di frequenza radio dotata di una larghezza di banda del canale trasmissivo compatibile con quella necessaria per i servizi da trasmettere. In addition to the standards indicated in the diagrams and tables just mentioned, the system is also able to support the 802.11n standard, operating at 540 Mbit / s, currently awaiting final certification by the IEEE. The performance of the system will, moreover, be guaranteed not only by using the radio frequency bands provided for by the aforementioned standards, but in any other radio frequency band equipped with a bandwidth of the transmission channel compatible with that necessary for the services to be transmitted.

Il piano delle frequenze previsto dalle norme IEEE 802.11 suddivide lo spettro assegnato nel range dei 2,4 GHz in 14 canali parzialmente sovrapposti le cui frequenze centrali sono distanziate di 5 MHz le une dalle altre. Tutti i canali possono essere utilizzati simultaneamente, ma solo 3 canali non sovrapposti consentono di disporre della larghezza di banda massima di 22 MHz, prevista dallo standard, consentendo le prestazioni più elevate. Pertanto per ottenere le prestazioni di sistema più elevate, à ̈ necessario che l'allocazione delle frequenze lungo il percorso dell'unità in movimento consenta di disporre della massima larghezza di banda. The frequency plan envisaged by the IEEE 802.11 standards divides the spectrum assigned in the 2.4 GHz range into 14 partially overlapping channels whose central frequencies are spaced 5 MHz from each other. All channels can be used simultaneously, but only 3 non-overlapping channels allow you to have the maximum bandwidth of 22 MHz, required by the standard, allowing the highest performance. Therefore, to achieve the highest system performance, it is necessary that the allocation of frequencies along the path of the moving unit allows for the maximum bandwidth.

L'architettura di rete adottata à ̈ tipicamente un sistema di comunicazione con interconnessioni basate su cavi in rame/fibra ottica e/o collegamenti radio, ad esempio in un ambiente di ferrovia/metropolitana, secondo quanto rappresentato nelle figure 10 e 11. L’invenzione à ̈ del resto utilizzabile anche con altri tipi di reti quali reti di tipo Mesh e reti ad hoc. Le applicazioni mission critical, che richiedono un'elevatissima affidabilità del sistema, la continuità operativa anche in condizioni di crisi in atto e il ripristino del sistema senza interruzione dei servizi offerti, sono preferibilmente supportate da un'architettura di rete appositamente progettata e riconducibile allo schema di figura 11. In sostanza, i punti di accesso radio lungo la linea vengono connessi alternativamente a stazioni contigue in modo tale che un guasto o un incidente in una stazione non abbia conseguenze sul servizio, che viene assicurato dalla stazione vicina. The network architecture adopted is typically a communication system with interconnections based on copper / fiber optic cables and / or radio links, for example in a railway / underground environment, as shown in figures 10 and 11. Lâ € The invention can also be used with other types of networks such as Mesh networks and ad hoc networks. Mission critical applications, which require very high system reliability, operational continuity even in current crisis conditions and system recovery without interruption of the services offered, are preferably supported by a specially designed network architecture that can be traced back to the scheme of figure 11. Basically, the radio access points along the line are connected alternately to contiguous stations so that a breakdown or an accident in a station has no consequences on the service, which is ensured by the neighboring station.

L’eventuale degrado delle prestazioni conseguente all’incrementata distanza degli AP lungo linea, dovuta al non funzionamento degli AP collegati alla stazione fuori servizio, viene del resto mitigato dal fatto che secondo un aspetto della presente invenzione (come risulterà più chiaro in seguito), à ̈ possibile sfruttare ed anzi trarre vantaggio dalla lunghezza del veicolo con una molteplicità di unità di controllo distribuite sullo stesso (ad esempio una in coda ed una in testa treno), in modo che tale lunghezza possa contribuire ad ovviare al temporaneo aumento della distanza fra gli AP. Any degradation of performance consequent to the increased distance of the APs along the line, due to the non-functioning of the APs connected to the station out of service, is furthermore mitigated by the fact that according to an aspect of the present invention (as will become clearer below ), It is possible to exploit and indeed take advantage of the length of the vehicle with a multiplicity of control units distributed on it (for example one in the queue and one in the head of the train), so that this length can contribute to obviate the temporary increase in distance between APs.

Sono inoltre previsti centri di controllo attivi e in stand-by, allo scopo di assicurare una piena funzionalità in caso di guasto o incidente in uno di essi, la funzione di disaster recovery essendo ottenuta grazie alla separazione fisica tra il CC, gli apparati delle stazioni e gli AP. Active and stand-by control centers are also provided, in order to ensure full functionality in the event of a fault or accident in one of them, the disaster recovery function being obtained thanks to the physical separation between the CC, the station equipment. and the APs.

Lo handover viene gestito mendiante un algoritmo realizzato mediante un software tramite il quale viene pilotato il dispositivo radio Wi- Fi installato nella CU. Tale software viene anche chiamato driver WLAN o più semplicemente WLAN. The handover is managed by means of an algorithm created by means of a software through which the Wi-Fi radio device installed in the CU is piloted. This software is also referred to as a WLAN driver or simply WLAN.

Passando ai principali aspetti innovativi del sistema secondo l'invenzione, si à ̈ detto di come la procedura di handover possa essere suddivisa nelle due fasi logiche di scan e riautenticazione, e della responsabilità della fase di scan, o meglio del relativo ritardo, nel determinare la durata complessiva dello handover nei sistemi noti. L'invenzione consente al contrario di minimizzare la fase di scan, mediante l’introduzione, nella procedura, del controllo e settaggio di un certo numero di parametri, appositamente gestiti secondo uno specifico algoritmo. Moving on to the main innovative aspects of the system according to the invention, it has been said of how the handover procedure can be divided into the two logical phases of scan and re-authentication, and of the responsibility of the scan phase, or rather of the relative delay, in determining the overall duration of the handover in known systems. On the contrary, the invention allows to minimize the scan phase, by introducing, in the procedure, the control and setting of a certain number of parameters, purposely managed according to a specific algorithm.

Si prevede infatti di controllare, nell'algoritmo di handover secondo l'invenzione, un numero elevato di parametri quali: In fact, it is envisaged to control, in the handover algorithm according to the invention, a large number of parameters such as:

- tempo per il quale gli AP vengono ritenuti ancora validi dall’applicazione. Allo scadere del tempo una nuova scansione viene iniziata e la lista degli AP validi viene aggiornata e questi vengono utilizzati fino ad una nuova scansione; - time for which the APs are still considered valid by the application. At the end of the time a new scan is started and the list of valid APs is updated and these are used until a new scan;

- misure del rapporto segnale/rumore ricevuto; - measurements of the received signal / noise ratio;

- soglia sotto la quale la larghezza di banda conseguibile con il canale in trasmissione genera un evento di roaming; - threshold below which the bandwidth achievable with the transmission channel generates a roaming event;

- soglia sotto la quale il livello di segnale ricevuto (Received Signal Strength Indication - RSSI) dal cliente genera un evento di roaming; - threshold below which the received signal level (Received Signal Strength Indication - RSSI) from the customer generates a roaming event;

- soglia di isteresi, ovvero il valore di cui il segnale ricevuto (RSSI) da un AP deve essere maggiore dell’AP a cui la MU à ̈ attualmente connessa per far scattare un evento di riassociazione sul nuovo AP; - hysteresis threshold, ie the value by which the signal received (RSSI) from an AP must be greater than the AP to which the MU is currently connected to trigger a re-association event on the new AP;

- lista dei canali che devono essere scansionati quando un evento di roaming viene iniziato (le frequenze prese in esame sono solo quelle previste dal piano di frequenze adottato lungo il percorso dell'Unità mobile); - list of channels that must be scanned when a roaming event is started (the frequencies taken into consideration are only those foreseen by the frequency plan adopted along the path of the mobile unit);

- tempo che trascorre tra la scansione di un canale ed il successivo; - time that elapses between the scanning of one channel and the next;

- tempo che trascorre tra un confronto delle soglie di decisione (rate di trasmissione ed RSSI) e quello successivo. - time that elapses between a comparison of the decision thresholds (transmission rate and RSSI) and the next one.

Una procedura di handover secondo l'invenzione può in pratica essere esemplificata dal diagramma di flusso autoesplicativo di figura 12. Tutti i parametri citati sono programmabili e consentono al sistema di adattarsi a qualsiasi condizione operativa (velocità dell'unità mobile, topografia del percorso e dei tunnel, posizione delle antenne sul veicolo, ecc.). Questo approccio consente di minimizzare la fase di scan (richiesta e risposta), configurando in maniera specifica i parametri critici per ogni applicazione. Ne consegue (figura 13) che viene eseguito uno handover trasparente (tempo HO < 20 msec) tra AP limitrofi nella direzione del veicolo in movimento (MU). Ciò consente di rimanere al di sotto dell’intervallo massimo di trasmissione dei pacchetti dati relativi a quei servizi, oggi principalmente voce e trasmissione di immagini video, per i quali tale intervallo massimo deve essere assicurato, per non avere degradata la qualità del dato ricevuto a terra. A handover procedure according to the invention can in practice be exemplified by the self-explanatory flow chart of figure 12. All the parameters mentioned are programmable and allow the system to adapt to any operating condition (speed of the mobile unit, topography of the route and of the tunnel, position of the antennas on the vehicle, etc.). This approach allows to minimize the scan phase (request and response), by specifically configuring the critical parameters for each application. It follows (figure 13) that a transparent handover is performed (HO time <20 msec) between neighboring APs in the direction of the moving vehicle (MU). This allows to remain below the maximum transmission interval of the data packets relating to those services, today mainly voice and video image transmission, for which this maximum interval must be ensured, in order not to have degraded the quality of the data received. to the ground.

Nel caso un cui la lunghezza del mezzo mobile richieda, secondo i criteri specificati nel seguito, l'utilizzo di CU aggiuntive rispetto alla prima, lo handover viene implementato con un'apposita applicazione (“Handover Coordination Application -HCA†), installata a bordo della MU (treno, autobus, automobile, camion, nave, ecc.) e che viene eseguita in maniera coordinata con il controllore di sistema a terra. In the event that the length of the mobile means requires, according to the criteria specified below, the use of additional CUs compared to the first, the handover is implemented with a specific application (â € œHandover Coordination Application -HCAâ €), installed at on board the MU (train, bus, car, truck, ship, etc.) and which is performed in a coordinated manner with the system controller on the ground.

Secondo il modello di riferimento ISO-OSI, il livello fisico fornisce i mezzi hardware per l'invio e la ricezione dei dati su una portante radio. Il livello di collegamento dei dati (Data Link Layer) à ̈ suddiviso in due sotto-livelli: il livello MAC e il livello LLC (Logical Link Control). Il sotto-livello MAC controlla l'accesso della MU alla rete e autorizza l'avvio della trasmissione dei dati, mentre il sotto-livello LLC gestisce la sincronizzazione dei frame, il controllo del flusso e la verifica degli errori. La figura 14 schematizza la soluzione progettata, nel caso di due unità di controllo, conformemente al modello ISO-OSI. According to the ISO-OSI reference model, the physical layer provides the hardware means for sending and receiving data on a radio bearer. The Data Link Layer is divided into two sub-levels: the MAC layer and the LLC (Logical Link Control) layer. The MAC sub-layer controls the MU's access to the network and authorizes the initiation of data transmission, while the LLC sub-layer manages frame synchronization, flow control and error checking. Figure 14 schematises the solution designed, in the case of two control units, in accordance with the ISO-OSI model.

In un ulteriore aspetto dell'invenzione, i mezzi rice-trasmittenti di bordo realizzano una soluzione in grado di ottimizzare il collegamento radio verso la rete a terra rispetto alla posizione dei punti di accesso AP. A tale scopo, infatti, piuttosto che una sola CU operante con più sistemi di antenne (soluzione comunque rientrante nell'ambito dell'invenzione), sulla MU sono preferibilmente installate, in base alla lunghezza dell'unità mobile, più CU la cui funzione à ̈ garantire il collegamento radio ottimale secondo le definizioni date nei paragrafi precedenti. La MU à ̈ radioconnessa agli AP facenti parte della rete di terra, attraverso un sistema di antenne di bordo (ogni CU dispone di un suo sistema di antenne), in modo che si abbia sempre in connessione una singola CU per volta. Sono previsti mezzi di selezione/commutazione comprendenti uno switch operante sulla LAN di bordo che connette le varie CU e si incarica della commutazione dei flussi dati a bordo. In a further aspect of the invention, the on-board receiving-transmitting means provide a solution capable of optimizing the radio connection to the ground network with respect to the position of the AP access points. For this purpose, in fact, rather than a single CU operating with several antenna systems (a solution falling within the scope of the invention), on the MU are preferably installed, based on the length of the mobile unit, more CUs whose function is ̈ guarantee the optimal radio connection according to the definitions given in the previous paragraphs. The MU is radio-connected to the APs that are part of the ground network, through an on-board antenna system (each CU has its own antenna system), so that a single CU is always connected at a time. Selection / switching means are provided comprising a switch operating on the on-board LAN which connects the various CUs and is responsible for switching the on-board data flows.

La HCA viene eseguita per garantire la ottimale gestione di tutte le CU di bordo. Essa gestisce i livelli fisico (come sopra definiti in relazione ai modelli ISO–OSI) e del segnale ricevuto dall'unità radio Wi-Fi di ognuna delle CU e decide quale CU e sistema di antenna devono essere utilizzati dalla MU per comunicare con la rete a terra. The HCA is performed to ensure optimal management of all on-board CUs. It manages the physical levels (as defined above in relation to the ISO⠀ "OSI models) and the signal received by the Wi-Fi radio unit of each of the CUs and decides which CU and antenna system must be used by the MU to communicate with the ground network.

Secondo una particolare e vantaggiosa caratteristica innovativa dell'invenzione, attraverso la HCA in esecuzione sulle CU a bordo viene assegnato a tutte le unità radio Wi-Fi della MU lo stesso indirizzo MAC, in modo da evitare elaborazioni complesse e lunghe del controllore di sistema a terra che opera al secondo livello dell'ISO-OSI. Grazie a ciò, il controllore di sistema a terra "vede" tutte le unità radio Wi-Fi installate sulla MU come se fossero una sola. According to a particular and advantageous innovative feature of the invention, the same MAC address is assigned to all the Wi-Fi radio units of the MU through the HCA running on the on-board CUs, in order to avoid complex and lengthy processing of the system controller. land operating at the second level of ISO-OSI. Thanks to this, the system controller on the ground "sees" all the Wi-Fi radio units installed on the MU as if they were one.

Nelle rappresentazioni delle figure da 15a a 15e viene schematizzata l'esecuzione dell'handover in relazione alle funzioni di coordinamento fra le CU di bordo svolte dalla HCA attraverso il LAN switch di bordo. In figura 15a si ha una situazione in cui l'unità radio Wi-Fi installata in una prima CU (CU1) sta realizzando il collegamento radio e di conseguenza la relativa antenna (Ant1) à ̈ connessa ad un AP indicato con AP1. La HCA controlla continuamente lo stato delle unità radio Wi-Fi installate nelle CU di bordo e, analizzando le portanti dei segnali di radiofrequenza previste nel piano delle frequenze assegnato alla MU, misura i parametri critici e valuta i parametri di qualità conseguibili in caso di collegamento. Tali parametri vengono confrontati con quelli rilevati dall'altra CU di bordo (CU2) per decidere quale unità radio Wi-Fi mantenere in modalità di scan, e quale mantenere attiva per la connessione con gli AP di terra. In the representations of figures 15a to 15e the handover execution is schematized in relation to the coordination functions between the on-board CUs performed by the HCA through the on-board LAN switch. In figure 15a there is a situation in which the Wi-Fi radio unit installed in a first CU (CU1) is making the radio connection and consequently the relative antenna (Ant1) is connected to an AP indicated with AP1. The HCA continuously checks the status of the Wi-Fi radio units installed in the on-board CUs and, by analyzing the carriers of the radiofrequency signals provided for in the frequency plan assigned to the MU, measures the critical parameters and evaluates the quality parameters that can be achieved in the event of a connection. . These parameters are compared with those detected by the other on-board CU (CU2) to decide which Wi-Fi radio unit to keep in scan mode, and which one to keep active for connection with the ground APs.

In figura 15b, la MU à ̈ in movimento tra due posizioni AP (AP1 e AP2). Quando la HCA trova una portante di segnale su CU2 migliore di quella su CU1, viene effettuato lo switch interno tra le Unità di controllo assegnando la trasmissione del segnale all’unità radio Wi-Fi di CU2, e viene comandato l'handover tra le due posizioni AP1 e AP2 adiacenti. Queste due operazioni vengono eseguite simultaneamente. In figure 15b, the MU is moving between two AP positions (AP1 and AP2). When the HCA finds a signal carrier on CU2 that is better than the one on CU1, the internal switch is made between the control units, assigning the signal transmission to the CU2 Wi-Fi radio unit, and the handover between the units is commanded. two positions AP1 and AP2 adjacent. These two operations are performed simultaneously.

Successivamente (figura 15c) CU2 à ̈ responsabile del collegamento radio e tramite il proprio sistema di antenna (Ant2) si mantiene connessa ad AP2. Nella situazione di figura 15d vi à ̈ ancora una connessione tra Ant2 e AP2 mediante i lobi secondari d'irradiazione del sistema di antenna di AP2. Infine (figura 15e) la HCA rileva un segnale migliore su CU1 rispetto a quello su CU2 e assegna la trasmissione del segnale, tramite la sola commutazione sul sistema di bordo, di nuovo a C1. Subsequently (figure 15c) CU2 is responsible for the radio connection and through its antenna system (Ant2) it remains connected to AP2. In the situation of figure 15d there is still a connection between Ant2 and AP2 through the secondary radiation lobes of the antenna system of AP2. Finally (figure 15e) the HCA detects a better signal on CU1 than the one on CU2 and assigns the signal transmission, by switching only on the on-board system, back to C1.

In pratica, la HCA in esecuzione sulle CU a bordo, assegnando a tutte le unità radio Wi-Fi della MU lo stesso indirizzo MAC, non consente di rilevare che l’unità radio trasmittente à ̈ stata cambiata e il collegamento radio viene mantenuto tra lo stesso AP2 e il lobo secondario d'irradiazione del sistema di antenna Ant1 della CU1. Ciò consente di evitare l’esecuzione della procedura prevista dallo standard per assicurare il collegamento e la corretta associazione dei dati ricevuti nei casi in cui viene rilevata la variazione di MAC. In practice, the HCA running on the on-board CUs, assigning the same MAC address to all the Wi-Fi radio units of the MU, does not allow to detect that the transmitting radio unit has been changed and the radio link is maintained between the same AP2 and the secondary irradiation lobe of the Ant1 antenna system of the CU1. This allows to avoid the execution of the procedure foreseen by the standard to ensure the connection and the correct association of the data received in the cases in which the MAC variation is detected.

La sequenza sopra descritta si ripete periodicamente durante lo spostamento della MU sul percorso. The sequence described above is repeated periodically during the movement of the MU on the path.

Per quanto riguarda le interazioni tra le unità di controllo, con riferimento al diagramma esemplificativo di figura 16, si fa notare in particolare come CU1, CU2 e un server CCTV siano collegati sulla stessa LAN e connessi da uno o più switch della rete LAN. As regards the interactions between the control units, with reference to the exemplary diagram of figure 16, it should be noted in particular how CU1, CU2 and a CCTV server are connected on the same LAN and connected by one or more switches of the LAN network.

Lo scambio di dati à ̈ pertanto reso possibile tra tutti i dispositivi appartenenti a questa rete locale. Ad una delle CU di bordo (in questo esempio CU1) à ̈ assegnata la funzione di master della rete e pertanto essa funge da destinazione predefinita dei dati utente. Viene in questo modo realizzata un’architettura di tipo master-slave, la determinazione di quale CU funga da master essendo determinata da un parametro di configurazione statico (ma modificabile). Data exchange is therefore made possible between all devices belonging to this local network. One of the on-board CUs (CU1 in this example) is assigned the function of network master and therefore acts as a default destination for user data. In this way a master-slave architecture is created, the determination of which CU acts as master being determined by a static (but modifiable) configuration parameter.

Come spiegato, ognuna delle applicazioni residenti sulle CU (facenti parte della HCA) controlla lo stato del proprio sistema radio Wi-Fi, la qualità del collegamento e i risultati dello scan, quindi comunica, attraverso la HCA, con la stessa applicazione residente sull’altra CU. La HCA, generalmente residente sulla CU Master (CU1) decide quale unità radio Wi-Fi deve essere in modalità di scan, e quale invece deve essere attivata per la connessione con la rete di terra. Questa comunicazione avviene tramite le interfacce degli switch della LAN di bordo. As explained, each of the applications residing on the CU (part of the HCA) checks the status of its own Wi-Fi radio system, the quality of the connection and the results of the scan, then communicates, through the HCA, with the same application residing on the other CU. The HCA, generally residing on the CU Master (CU1) decides which Wi-Fi radio unit must be in scan mode, and which one must be activated for connection to the ground network. This communication takes place via the on-board LAN switch interfaces.

Inoltre, la HCA svolge la funzione di controllo delle funzionalità degli apparati e, in caso di guasti o malfunzionamenti, reindirizza automaticamente i dati tramite le altre CU operative. In addition, the HCA performs the function of checking the functionality of the equipment and, in the event of failures or malfunctions, automatically redirects the data through the other operating CUs.

I dati utente (ad esempio i flussi video CCTV) vengono sempre istradati verso la CU Master predefinita (CU1 nell'esempio). Se, in un certo istante, questa CU predefinita à ̈ connessa all'AP a terra, invierà direttamente i dati mediante la propria unità radio Wi-Fi e il proprio sistema d'antenna. Nel caso invece in cui nello stesso istante un’altra CU (ad esempio CU2) à ̈ responsabile del collegamento radio veicoloterra, la CU Master istrada i dati all'altra CU connessa all'AP. User data (e.g. CCTV video streams) are always routed to the default Master CU (CU1 in the example). If, at a certain time, this default CU is connected to the AP on the ground, it will send data directly through its Wi-Fi radio unit and antenna system. If, on the other hand, in the same instant another CU (for example CU2) is responsible for the vehicle-to-ground radio link, the Master CU routes the data to the other CU connected to the AP.

In caso di non ottimale funzionamento di una CU, potrà venire attivata una procedura che consente di mantenere la trasmissione del flusso dati, eventualmente in modalità ridotta. Se necessario, i dati da trasmettere vengono reindirizzati sulla CU che presenta i migliori parametri di qualità in quel momento, eventualmente adattando la velocità di trasmissione del flusso dati alla banda disponibile in funzione dei parametri di qualità misurati sul segnale ricevuto dalla CU stessa. In case of non-optimal operation of a CU, a procedure may be activated which allows the transmission of the data flow to be maintained, possibly in a reduced mode. If necessary, the data to be transmitted are redirected to the CU which has the best quality parameters at that moment, possibly adapting the data flow transmission speed to the available band as a function of the quality parameters measured on the signal received by the CU itself.

L'unità radio Wi-Fi (talvolta chiamata anche "driver WLAN" o semplicemente WLAN, intendendo il software che la pilota, in essa installato) à ̈ munita di un buffer di dimensioni adeguate in modo da evitare di perdere pacchetti quando entrambe le procedure di handover e di switch interno sono in corso di implementazione. L'applicazione gestisce i dati del buffer sincronizzando lo stoccaggio all'avvio dell'applicazione. The Wi-Fi radio unit (sometimes also called "WLAN driver" or simply WLAN, meaning the software that drives it, installed in it) is equipped with a buffer of adequate size in order to avoid losing packets when both procedures handover and internal switch are being implemented. The application manages the buffer data by synchronizing the storage when the application is started.

Sul sistema possono evidentemente essere presenti diversi tipi di traffico: stream CCTV verso il CC, file di trasmissione video dal CC, trasmissione di dati, VOIP, ecc.. La HCA à ̈ in grado di eseguire una gestione “Quality of Service†assegnando livelli prioritari al traffico (ad es. traffico relativo alla sicurezza dei passeggeri, VOIP, ecc.). L'indirizzamento IP per il sistema a bordo sarà preferibilmente configurato in modo che ogni MU abbia una diversa sottorete IP, e che quindi la CU funga da router dall'interno all'esterno della MU. Different types of traffic can obviously be present on the system: CCTV stream to the CC, video transmission files from the CC, data transmission, VOIP, etc. traffic priority levels (e.g. traffic related to passenger safety, VOIP, etc.). IP addressing for the onboard system will preferably be configured so that each MU has a different IP subnet, and therefore the CU acts as a router from inside to outside the MU.

Tornando, e scendendo in ulteriore dettaglio, sulla HCA, applicazione di controllo dello handover, può ad esempio trattarsi di una applicazione della console Windows CE che comunica con l'applicazione di controllo della CU per decidere quale CU deve essere attiva. Quindi configura l'unità radio in funzione del attività o inattività della CU locale. Going back, and going into further detail, on the HCA, the handover control application, it can for example be a Windows CE console application that communicates with the control application of the CU to decide which CU should be active. Then configure the radio unit according to the activity or inactivity of the local CU.

Come menzionato, in ogni MU à ̈ necessario avere una CU master e almeno una CU slave. La CU master à ̈ quella che decide quale CU deve essere attiva, mentre le CU slave comunicano semplicemente il loro stato di connessione al master ed eseguono i suoi comandi. As mentioned, in each MU it is necessary to have a master CU and at least one slave CU. The master CU is the one that decides which CU should be active, while the slave CUs simply communicate their connection status to the master and execute its commands.

La HCA legge le proprie impostazioni di configurazione dalle chiavi del registro di configurazione. I principali elementi di tale registro, e loro possibili impostazioni, sempre da considerarsi a titolo di puro esempio per una possibile forma realizzativa, sono forniti di seguito. The HCA reads its configuration settings from the registry keys. The main elements of this register, and their possible settings, always to be considered purely by way of example for a possible embodiment, are provided below.

"Indirizzo IP della CU master" - Impostazione necessaria sulle CU slave, occorrendo specificare l'indirizzo IP della CU master assegnato alla porta Ethernet. "Master CU IP address" - Required setting on slave CUs, you need to specify the IP address of the master CU assigned to the Ethernet port.

"Nome del dispositivo WLAN" - Nel caso di sistemi con un'unica interfaccia WLAN, il valore predefinito à ̈ generalmente sufficiente ad assicurare il funzionamento, e non sono necessarie ulteriori specificazioni. "WLAN Device Name" - In the case of systems with a single WLAN interface, the default value is usually sufficient to ensure operation, and no further specification is required.

"Soglia del rapporto segnale/rumore" - Imposta la differenza di dB del rapporto segnale/rumore (SNR - Signal to Noise Ratio) tra due CU la quale deve essere superata per avviare lo handover. Questa soglia à ̈ utilizzata per evitare il passaggio continuo da una CU all'altra se il loro rapporto segnale/rumore à ̈ approssimativamente uguale. "Signal to Noise Ratio Threshold" - Sets the dB difference of the Signal to Noise Ratio (SNR - Signal to Noise Ratio) that must be exceeded to start the handover. This threshold is used to avoid continuous switching from one CU to another if their signal-to-noise ratio is approximately equal.

"Ritardo di handover" - Imposta l'intervallo di temp in ms in cui il rapporto segnale/rumore di una CU deve essere almeno migliore del valore in dB della soglia SNR rispetto alla CU attualmente attiva perché venga avviato l'handover. Dato che le misurazioni dello SNR possono variare leggermente, questo evita l'attivazione dello handover dovuta a un'unica misura sbagliata del SNR. "Handover Delay" - Sets the time interval in ms in which the signal-to-noise ratio of a CU must be at least better than the dB value of the SNR threshold than the currently active CU for handover to start. Since SNR measurements may vary slightly, this avoids handover activation due to a single wrong SNR measurement.

"Opzioni della riga di comando" - Specifica un elenco di opzioni predefinite della riga di comando per passare all'eseguibile della HCA di WLAN. È utile quando si avvia automaticamente la HCA all'avvio del sistema, dato che non c'à ̈ altro modo per specificare le opzioni della riga di comando in questo caso. "Command Line Options" - Specifies a list of predefined command line options to switch to the WLAN HCA executable. This is useful when starting the HCA automatically at system startup, as there is no other way to specify command line options in this case.

L’unità radio Wi–Fi pilotata dal proprio driver WLAN, cioà ̈ lo specifico software in essa installato, progettato secondo i criteri sopra esposti per consentire lo handover nei tempi compatibili con la trasmissione dei servizi sopra più volte menzionati (fast handover), utilizza poi la seguente chiave del registro di configurazione per le proprie impostazioni specifiche. The Wiâ € “Fi radio unit driven by its own WLAN driver, i.e. the specific software installed in it, designed according to the criteria set out above to allow handover in times compatible with the transmission of the services mentioned above (fast handover) , then use the following registry key for your specific settings.

"Indirizzo di rete" - Stabilisce l'assegnazione manuale di un indirizzo MAC da utilizzare invece di quello memorizzato nell'EEPROM della scheda WLAN. Ciò à ̈ necessario dato che entrambe le CU di un treno devono avere lo stesso indirizzo MAC. Tuttavia, le CU di treni diversi devono avere indirizzi MAC diversi. La strategia suggerita per scegliere l'indirizzo MAC consiste nell'utilizzare un indirizzo MAC amministrato localmente (deve essere impostato bit 1 del primo byte) e derivare gli ultimi byte dell'indirizzo dall'indirizzo IP assegnato al treno (dato che deve essere unico anche per il treno). Nessuno degli indirizzi MAC memorizzati in un'EEPROM di CU deve essere qui configurato, dato che la HCA utilizza questi quando la CU à ̈ inattiva, il che provocherebbe collisioni tra CU attive e inattive. "Network address" - Defines the manual assignment of a MAC address to be used instead of the one stored in the EEPROM of the WLAN card. This is necessary since both CUs of a train must have the same MAC address. However, CUs from different trains must have different MAC addresses. The suggested strategy for choosing the MAC address is to use a locally administered MAC address (bit 1 of the first byte must be set) and derive the last bytes of the address from the IP address assigned to the train (since it must also be unique for the train). None of the MAC addresses stored in a CU EEPROM need to be configured here, as the HCA uses these when the CU is idle, which would result in collisions between active and inactive CUs.

"Inibisci associazione" - Attraverso questa chiave si effettua un'impostazione che impedisce l'associazione automatica con un punto di accesso durante l'avvio del sistema. È necessario perché le CU di un treno utilizzano lo stesso indirizzo MAC, quindi se entrambe si associassero automaticamente a un AP all'avvio, l'AP vedrebbe due client con lo stesso indirizzo MAC. All'avvio del sistema, la HCA prende il controllo di questa impostazione e si assicura che ci sia solo una CU associata in un momento dato. "Inhibit Association" - This key makes a setting that prevents automatic association with an access point during system startup. It is necessary because the CUs of a train use the same MAC address, so if they both automatically bind to an AP at startup, the AP would see two clients with the same MAC address. Upon system startup, the HCA takes control of this setting and makes sure there is only one CU associated at any given time.

"Disabilita la radio" - Impostazione analoga all'impostazione "Inibisci associazione" appena citata, disattiva completamente la radio durante l'avvio finché la HCA non prende il controllo. In questo modo, neanche le richieste di scan (probe request) vengono inviate finché non viene configurato un indirizzo MAC unico. "Disable Radio" - Same setting as the "Inhibit Pairing" setting just mentioned, completely disables the radio during startup until the HCA takes over. In this way, probe requests are not sent until a unique MAC address is configured.

"Nome della rete AP" - Imposta il nome della rete degli AP a cui la CU dovrebbe connettersi. Ovviamente, deve essere uguale per tutte le CU per consentire un handover corretto. "AP Network Name" - Sets the network name of the APs the CU should connect to. Obviously, it must be the same for all CUs to allow for a correct handover.

"Commutazione antenna" - Chiave che disabilita lo switch/diversità automatici dell'antenna, disabilitazione consigliata se à ̈ connessa solo un'antenna, dato che evita di utilizzare completamente il connettore dell'antenna aperta. A seconda di dove l'antenna à ̈ connessa, questo valore può richiedere impostazioni diverse per l'altro connettore. "Antenna Switch" - Key that disables the automatic antenna switch / diversion, recommended if only one antenna is connected, as it avoids using the open antenna connector completely. Depending on where the antenna is connected, this value may require different settings for the other connector.

"Disabilita la scansione in sottofondo" - Attiva/disattiva lo scan in sottofondo. Il concetto di handover non si basa sullo scan in sottofondo, quindi à ̈ consigliabile disattivarlo per evitare un'interruzione indesiderata del traffico durante l'esecuzione di questa operazione. "Disable Background Scan" - Enable / disable background scan. The concept of handover is not based on background scan, so it is advisable to disable it to avoid unwanted traffic interruption while performing this operation.

"Scansione canali" - Limitazione dei canali esaminati a quelli utilizzati per 802.11g in modo da rendere più veloce lo scan. In alternativa, attraverso un parametro "Lista canali" à ̈ possibile specificare manualmente i canali da esaminare per rendere ancora più veloce lo scan. È consigliabile di specificare i parametri "Scansione canali" o "Lista canali", ma non entrambi nello stesso tempo. "Channel Scan" - Limitation of the channels scanned to those used for 802.11g in order to make the scan faster. Alternatively, through a parameter "Channel list" it is possible to manually specify the channels to be scanned to make the scan even faster. It is recommended that you specify either the "Channel Scan" or "Channel List" parameters, but not both at the same time.

Oltre alle impostazioni specifiche per le unità radio Wi-Fi menzionate sopra, anche i parametri IP standard per l'interfaccia della radio Wi-Fi devono essere configurati in una sotto-chiave (impostazioni obbligatorie "Indirizzo Ip", "Sottorete", "Gateway predefinito", "Abilita DHCP") In addition to the specific settings for the Wi-Fi radio units mentioned above, the standard IP parameters for the Wi-Fi radio interface must also be configured in a sub-key (mandatory settings "IP address", "Subnet", "Gateway default "," Enable DHCP ")

È importante notare che DHCP deve essere disattivato per consentire il funzionamento dell'handover, quindi gli indirizzi IP devono essere assegnati in modo statico. Tutte le CU di una MU devono essere configurate perché usino lo stesso indirizzo IP nella loro interfaccia radio Wi-Fi per evitare cambi di indirizzo durante l'handover. It is important to note that DHCP must be disabled for handover to work, so IP addresses must be statically assigned. All CUs in a MU must be configured to use the same IP address in their Wi-Fi radio interface to avoid address changes during handover.

La HCA si accerta che solo una CU utilizzi il suo indirizzo IP in un momento dato per evitare indirizzi IP duplicati. L'indirizzo IP del gateway configurato dovrebbe essere l'indirizzo IP del router centrale situato nella rete del backbone. The HCA makes sure that only one CU uses its IP address at any given time to avoid duplicate IP addresses. The configured gateway IP address should be the IP address of the central router located in the backbone network.

Lo schema di indirizzamento IP per il concetto di handover presenta in definitiva solo due semplici requisiti: ogni MU necessita di una propria sotto-rete IP unica per le apparecchiature a bordo ed à ̈ necessaria almeno un'altra sotto-rete IP supplementare che contenga tutte le apparecchiature radio Wi-Fi (sia gli AP che le interfacce radio delle CU). In questo modo, la CU può instradare le informazioni tra queste due reti. The IP addressing scheme for the handover concept ultimately has only two simple requirements: each MU needs its own unique IP subnet for the on-board equipment and at least one additional IP subnet is required to contain all Wi-Fi radio equipment (both the APs and the radio interfaces of the CUs). In this way, the CU can route information between these two networks.

Ovviamente, le dimensioni dei prefissi delle sotto-reti IP devono essere scelte in modo che le sotto-reti a bordo forniscano un numero di indirizzi sufficiente per tutte le apparecchiature di bordo di un singolo veicolo e la sotto-rete WLAN deve essere in grado di fornire un indirizzo host per veicolo, oltre a un host per il router centrale. Naturalmente, le sotto-reti a bordo e WLAN dovrebbero utilizzare dimensioni di prefissi differenti. Obviously, the size of the IP subnets prefixes must be chosen so that the onboard subnets provide a sufficient number of addresses for all on-board equipment of a single vehicle and the WLAN subnet must be able to provide one host address per vehicle, as well as one host for the central router. Of course, the onboard and WLAN subnets should use different prefix sizes.

È inoltre importante notare che il router centrale ha bisogno di un istradamento in ingresso per veicolo con associato l'indirizzo IP assegnato alle CU di questa particolare MU. It is also important to note that the central router needs one inbound route per vehicle with associated IP address assigned to the CUs of this particular MU.

Per un funzionamento normale, l'HCA sarà generalmente configurato per essere avviato automaticamente all'avviamento del sistema. Solo un'istanza della HCA sarà in esecuzione in una CU in un momento dato e la HCA assicurerà una protezione automatica contro le chiamate multiple. For normal operation, the HCA will generally be configured to start automatically when the system is started. Only one instance of the HCA will be running in a CU at any given time and the HCA will ensure automatic protection against multiple calls.

Tornando alle caratteristiche e prestazioni generali del sistema, la progettazione di una copertura radio uniforme à ̈ essenziale per poter assicurare la fornitura un servizio di comunicazione wireless senza interruzioni. La strategia utilizzata per il mantenimento del servizio di comunicazione radio senza soluzione di continuità, durante il rapido movimento della unità mobile si realizza mediante il l’opportuna gestione dei seguenti parametri: ubicazione degli AP e intensità del segnale; selezione delle antenne e loro orientamento sull'AP e sulle MU; architettura di rete per le MU e strategia di funzionamento per le unità della rete mobile; impostazioni di soglia delle MU e degli AP; configurazione e diversità delle antenne rispetto ai parametri di copertura; algoritmo di Handover (roaming) e strategia di Handover; opportuna verifica e gestione delle interferenze al segnale radio. Returning to the general characteristics and performance of the system, the design of a uniform radio coverage is essential in order to ensure the provision of a wireless communication service without interruptions. The strategy used to maintain the radio communication service without solution of continuity, during the rapid movement of the mobile unit, is carried out by means of the appropriate management of the following parameters: location of the APs and intensity of the signal; selection of antennas and their orientation on the AP and MU; network architecture for MUs and operating strategy for mobile network units; threshold settings of MUs and APs; configuration and diversity of antennas with respect to coverage parameters; Handover algorithm (roaming) and Handover strategy; appropriate verification and management of interference to the radio signal.

Qualsiasi combinazione sbilanciata di questi elementi produrrà un comportamento anomalo del sistema all'interno dell'area interessata, come associazioni AP – MU errate, ritrasmissioni eccessive, eccessivo tasso di pacchetti persi e/o comportamento imprevedibile del sistema che compromette la possibilità di fornire servizi il cui requisito di base siano gli attributi “dal vivo†e in tempo reale, come lo streaming video di elevata qualità, i servizi VOIP e la trasmissione di dati ad alta velocità in tempo reale. Oltre a quanto già considerato in precedenza, altri aspetti del sistema secondo l'invenzione meritano quindi considerazione. Any unbalanced combination of these elements will produce abnormal system behavior within the affected area, such as incorrect AP - MU associations, excessive retransmissions, excessive packet loss and / or unpredictable system behavior that compromises the ability to deliver services whose basic requirement are â € œliveâ € and real-time attributes, such as high-quality video streaming, VOIP services and high-speed data transmission in real time. In addition to what has already been considered previously, other aspects of the system according to the invention therefore deserve consideration.

L'interferenza dovuta al rumore di fondo à ̈ fra le principali cause che determinano l'intensità del segnale radio necessario, dato che il funzionamento del sistema come previsto dagli standard 802.11 à ̈ basato su opportuni valori del rapporto segnale/rumore efficace. La soglia minima d'intensità del segnale per un'associazione MU-AP dovrebbe essere compresa tra 12dBm e 18dBm al di sopra del livello di interferenza/rumore di fondo identificato (figura 17). Interference due to background noise is one of the main causes that determine the intensity of the necessary radio signal, since the operation of the system as required by the 802.11 standards is based on suitable values of the effective signal / noise ratio. The minimum signal intensity threshold for an MU-AP association should be between 12dBm and 18dBm above the identified interference / background noise level (Figure 17).

L'interferenza multipercorso si verifica quando un segnale wireless dispone di più di un percorso tra un ricevitore e un trasmettitore. Ciò significa (figura 18) che ci può essere più di un percorso che il segnale RF percorre spostandosi da un'antenna in trasmissione (TX) ad un'antenna ricevente (RX). Questi segnali multipli si combinano nell'antenna RX e nel ricevitore causando ulteriore distorsione del segnale. Multipath interference occurs when a wireless signal has more than one path between a receiver and a transmitter. This means (figure 18) that there may be more than one path that the RF signal travels from a transmitting (TX) antenna to a receiving (RX) antenna. These multiple signals combine in the RX antenna and receiver causing further signal distortion.

I percorsi attraverso i quali si propaga il segnale hanno lunghezze diverse, quindi il tempo di propagazione del segnale à ̈ diverso tra un percorso e l'altro: ne risulta che al ricevitore arrivano segnali multipli con intervalli leggermente diversi. Un altro tipo di diversità da prendere in considerazione durante lo spostamento della MU si verifica quando la qualità del segnale radio wireless varia da un istante all'altro mentre la MU si sposta avvicinandosi o allontanandosi dal segnale dell'AP associato. L'antenna conferisce al sistema radio tre proprietà fondamentali: il guadagno, la direttività e la polarizzazione. Il guadagno à ̈ la misura dell'aumento dell’energia irradiata dall’antenna in una direzione prefissata, la direttività à ̈ determinata dalla forma del diagramma d'irradiazione nello spazio mentre la polarizzazione à ̈ determinata dai piani delle antenne secondo i quali il segnale viene propagato. Ogni antenna à ̈ caratterizzata tramite questi parametri che ne determinano la copertura conseguibile. L'aumento del guadagno dell’antenna comporta anche l’ aumento della distanza coperta, ma solo in una certa direzione. The paths through which the signal propagates have different lengths, so the propagation time of the signal is different between one path and another: as a result, multiple signals arrive at the receiver with slightly different intervals. Another type of diversity to consider when moving the HM occurs when the quality of the wireless radio signal changes from instant to instant as the HM moves closer to or away from the associated AP signal. The antenna gives the radio system three fundamental properties: gain, directivity and polarization. The gain is the measure of the increase in the energy radiated by the antenna in a predetermined direction, the directivity is determined by the shape of the radiation pattern in space while the polarization is determined by the planes of the antennas according to which the signal is propagated. Each antenna is characterized by these parameters which determine the achievable coverage. Increasing the gain of the antenna also increases the distance covered, but only in a certain direction.

Per ovviare al fenomeno noto come distorsione multipercorso o fading multipath à ̈ preferibile utilizzare sistemi di antenne in diversità, a due antenne, per cui il dispositivo radio Wi-Fi installato sulle CU della MU riceve alternativamente il segnale da un'antenna o dall'altra, rimanendo in ascolto fino alla ricezione di un segnale radio valido. Il sistema può essere comparato a uno switch che seleziona le antenne singolarmente ma mai entrambe simultaneamente. Al ricevimento della sincronizzazione iniziale di un pacchetto valido, la radio valuta il segnale di sincronizzazione del pacchetto su un'antenna e poi passa all'altra. La radio seleziona quindi l'antenna migliore e usa solo quella per la porzione restante di quel pacchetto. In trasmissione, il sistema seleziona la stessa antenna utilizzata per l'ultima comunicazione. Se un pacchetto viene perso, passa all'altra antenna e riprova a inviare il pacchetto. To overcome the phenomenon known as multipath distortion or multipath fading, it is preferable to use different antenna systems, with two antennas, for which the Wi-Fi radio device installed on the CU of the MU alternately receives the signal from one antenna or the other. , listening until a valid radio signal is received. The system can be compared to a switch that selects antennas individually but never both simultaneously. Upon receipt of the initial synchronization of a valid packet, the radio evaluates the packet synchronization signal on one antenna and then switches to the other. The radio then selects the best antenna and uses only that for the remainder of that packet. When transmitting, the system selects the same antenna used for the last communication. If a packet is lost, switch to the other antenna and try to send the packet again.

L'adozione di tale schema risulta particolarmente vantaggioso se adattato, secondo l'invenzione, all'impiego su un veicolo quale un treno, in quanto si possono collocare le due antenne a breve distanza l'una dall'altra, sfruttando la geometria esterna della MU, differenziando e ottimizzando le caratteristiche delle antenne (fortemente direttiva o omnidirezionale), in funzione della posizione sul mezzo, per conseguire la maggiore efficienza di ricetrasmissione del segnale radio fra le reti mobile e fissa. Tipicamente, ad esempio su un treno, una antenna spiccatamente unidirezionale verrà vantaggiosamente disposta in posizione frontale, mentre un'antenna con maggiori caratteristiche di omnidirezionalità troverà collocazione sul tetto del convoglio. The adoption of this scheme is particularly advantageous if adapted, according to the invention, to use on a vehicle such as a train, since the two antennas can be placed at a short distance from each other, exploiting the external geometry of the MU, differentiating and optimizing the characteristics of the antennas (strongly directive or omnidirectional), according to the position on the vehicle, to achieve greater efficiency of radio signal transceiving between mobile and fixed networks. Typically, for example on a train, a distinctly unidirectional antenna will be advantageously placed in the front position, while an antenna with greater omnidirectional characteristics will be placed on the roof of the train.

È infine importante ribadire come le soglie di roaming/connessione della MU debbano essere impostate in modo da mantenere il rapporto segnale/rumore richiesto in funzione dell'interferenza/rumore di fondo presente nell'intero spettro. Una soglia di roaming impostata al di sotto del rapporto segnale/rumore SNR adeguato può provocare un'associazione MU - AP prolungata al punto che la MU perde il segnale. Questa condizione produce disconnessioni con perdita della connessione intermittente, ripetizione dello scan e riassociazioni, risultando in ritrasmissioni eccessive e/o pacchetti persi. Finally, it is important to reiterate how the roaming / connection thresholds of the MU must be set in order to maintain the required signal / noise ratio as a function of the interference / background noise present in the entire spectrum. A roaming threshold set below the proper SNR signal-to-noise ratio can cause prolonged MU - AP association to the point where the MU loses signal. This condition results in intermittent disconnections with connection loss, re-scans and re-associations, resulting in excessive retransmissions and / or lost packets.

Una soglia di connessione impostata al di sotto di un adeguato SNR comporta l'associazione MU – AP in condizioni di rapporto segnale/rumore debole con conseguente diminuzione del flusso dati effettivo trasmesso nell’ unità di tempo ed eccessive ritrasmissioni e/o pacchetti persi. Per quanto riguarda gli AP, questi devono offrire una copertura totale dell'area con un livello di segnale minimo continuo opportunamente al di sopra del rumore di fondo misurato. A connection threshold set below an adequate SNR involves the association MU - AP in conditions of weak signal / noise ratio with consequent decrease of the actual data flow transmitted in the unit of time and excessive retransmissions and / or packets lost. As for the APs, these must offer full area coverage with a continuous minimum signal level suitably above the measured background noise.

Grazie all'invenzione oggetto della presente domanda di brevetto, si offre quindi un sistema con canale di trasmissione a banda larga e un'ampia gamma di servizi supportati mantenendo inalterate le caratteristiche “dal vivo“ degli stessi, fino al completo utilizzo della larghezza di banda disponibile, mentre il mezzo di trasporto si sposta alla velocità massima. Thanks to the invention which is the subject of this patent application, a system with a broadband transmission channel and a wide range of supported services is therefore offered while maintaining the â € œliveâ € œ characteristics of the same, up to the full use of the width of available bandwidth, while the means of transport moves at maximum speed.

La larghezza di banda della comunicazione radio resa possibile dal sistema consente di supportare streaming video dal vivo di elevata qualità simultaneo da diverse telecamere, trasmissione di dati ad alta velocità in tempo reale, trasmissione video in tempo reale e comunicazione vocale in tempo reale tra i mezzi in rapido spostamento e uno o più centri a terra. The radio communication bandwidth made possible by the system allows it to support simultaneous high quality live video streaming from multiple cameras, real-time high-speed data transmission, real-time video transmission and real-time voice communication between media rapidly moving and one or more centers on the ground.

La larghezza di banda può essere gestita in modo efficace così da essere condivisa simultaneamente tra i servizi trasmessi mantenendo e garantendo il requisito di trasmissione in tempo reale tra la rete fissa e quella mobile. Bandwidth can be managed effectively so that it is shared simultaneously between the broadcast services while maintaining and ensuring the real-time transmission requirement between the fixed and mobile networks.

Varianti e/o modifiche potranno essere apportate al sistema di comunicazione a banda larga tra uno o più centri di controllo e una o più unità mobili senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione così come definita dalle rivendicazioni annesse. Variations and / or modifications may be made to the broadband communication system between one or more control centers and one or more mobile units without thereby departing from the scope of the invention as defined by the attached claims.

Claims (15)

RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di telecomunicazione comprendente almeno un centro di controllo, almeno una unità mobile lungo un tracciato comprendente una pluralità di stazioni, detta almeno una unità mobile e detto almeno un centro di controllo essendo atti a gestire una comunicazione bidirezionale di dati/segnale a banda larga con roaming tra detta unità mobile e una pluralità di ripetitori wireless, integrati in rete con detto almeno un centro di controllo e distribuiti lungo detto tracciato, detta almeno una unità mobile comprendendo ciascuna mezzi rice-trasmittenti di bordo atti a dialogare con detti ripetitori wireless, caratterizzato dal fatto di prevedere una applicazione di controllo atta a scansionare in continuo la qualità di detta comunicazione a banda larga, basandosi sulla considerazione di almeno alcuni dei seguenti parametri: tempo per il quale i ripetitori vengono ritenuti validi; rapporto segnale/rumore ricevuto; soglia sotto la quale la larghezza di banda conseguibile con il canale in trasmissione genera un evento di roaming; soglia sotto la quale il livello di segnale ricevuto genera un evento di roaming; soglia di isteresi del segnale ricevuto da detti ripetitori; lista predefinita e programmabile di una pluralità di canali che devono essere scansionati quando un evento di roaming viene iniziato; tempo che trascorre tra la scansione di un canale ed il successivo; tempo che trascorre tra un confronto di dette soglie di decisione e quello successivo. CLAIMS 1. A telecommunication system comprising at least one control center, at least one mobile unit along a route comprising a plurality of stations, said at least one mobile unit and said at least one control center being able to manage a bidirectional data / signal communication to broadband with roaming between said mobile unit and a plurality of wireless repeaters, integrated in the network with said at least one control center and distributed along said path, said at least one mobile unit comprising each on-board transceiver-receiving means adapted to communicate with said repeaters wireless, characterized in that it provides a control application capable of continuously scanning the quality of said broadband communication, based on the consideration of at least some of the following parameters: time for which the repeaters are considered valid; received signal / noise ratio; threshold below which the bandwidth achievable with the transmission channel generates a roaming event; threshold below which the received signal level generates a roaming event; hysteresis threshold of the signal received by said repeaters; predefined and programmable list of a plurality of channels to be scanned when a roaming event is initiated; time that elapses between the scanning of one channel and the next; time that passes between a comparison of said decision thresholds and the next. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi rice-trasmittenti di bordo comprendono una o più unità di controllo, a seconda della lunghezza di detta unità mbile, ciascuna dialogante indipendentemente con almeno uno di detti ripetitori, e mezzi di selezione, atti a scansionare in continuo la qualità di detta comunicazione a banda larga su dette unità di controllo secondo detta applicazione di controllo, e a decidere per confronto quale di dette unità di controllo à ̈ abilitata alla comunicazione, escludendo l’altra o altre. 2. System according to claim 1, wherein said on-board receiving-transmitting means comprise one or more control units, according to the length of said unitable, each communicating independently with at least one of said repeaters, and selection means, suitable for to continuously scan the quality of said broadband communication on said control units according to said control application, and to decide by comparison which of said control units is enabled for communication, excluding the other or others. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui detti mezzi di selezione comprendono mezzi di commutazione operanti su una LAN che connette dette unità di controllo. 3. System according to claim 2, wherein said selection means comprise switching means operating on a LAN connecting said control unit. 4. Sistema secondo la rivendicazione 2 o 3, comprendente almeno una coppia di unità di controllo disposte, con i propri mezzi di antenna, rispettivamente in testa e in coda di detta unità mobile. 4. System according to claim 2 or 3, comprising at least one pair of control units arranged, with their own antenna means, respectively at the head and tail of said mobile unit. 5. Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui ciascuna unità di controllo à ̈ associato a un sistema di antenne in diversità comprendente due antenne, per cui il segnale viene ricevuto alternativamente da un'antenna o dall'altra, l'unità di controllo permanendo in ascolto fino alla ricezione di un segnale radio valido. 5. System according to claim 4, wherein each control unit is associated with a different antenna system comprising two antennas, whereby the signal is received alternately by one antenna or the other, the control unit remaining listening until a valid radio signal is received. 6. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui dette due antenne sono disposte in modo ravvicinato comprendendo una antenna disposta in posizione frontale sull'unità mobile, ed una antenna sul tetto dell'unità mobile, le cui caratteristiche trasmissive di accentuata direzionalita o omnidirezionalita sono fissate in base ai parametri di progetto, tra cui principalmente le caratteristiche di propagazione, della specifica applicazione. 6. System according to claim 5, in which said two antennas are arranged in a close proximity comprising an antenna arranged in frontal position on the mobile unit, and an antenna on the roof of the mobile unit, whose transmission characteristics of marked directionality or omnidirectionality are set on the basis of the design parameters, including mainly the propagation characteristics, of the specific application. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, in cui detta applicazione di controllo assegna a tutte le unità di controllo di detta unità mobile lo stesso indirizzo MAC, non consentendo di rilevare che l’unità radio trasmittente à ̈ stata cambiata a seguito di un evento di roaming, per cui si evita l’esecuzione delle procedure standard previste per assicurare il collegamento e la corretta associazione dei dati scambiati nei casi in cui viene rilevata la variazione di MAC. 7. System according to any one of claims 2 to 6, wherein said control application assigns all the control units of said mobile unit the same MAC address, not allowing to detect that the transmitting radio unit has been changed following a roaming event, thus avoiding the execution of the standard procedures envisaged to ensure the connection and correct association of the exchanged data in the cases in which the change in MAC is detected. 8. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'evento di roaming viene pilotato a seguito di una rilevazione del rate di trasmissione inferiore ad un valore di soglia, oppure da una rilevazione del rapporto segnale/rumore ricevuto inferiore al valore di soglia, oppure da una rilevazione di tempo trascorso superiore ad un tempo massimo prestabilito per ritenere validi i ripetitori di una determinata lista. 8. System according to any one of the preceding claims, in which the roaming event is driven following a detection of the transmission rate lower than a threshold value, or from a detection of the received signal / noise ratio lower than the threshold value , or by a detection of elapsed time exceeding a predetermined maximum time to deem the repeaters of a given list valid. 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui all'evento di roaming consegue un aggiornamento della lista dei ripetitori validi. System according to claim 8, wherein the roaming event is followed by an update of the list of valid repeaters. 10. Sistema secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui a seguito di detto evento di roaming si ha la riassociazione con un nuovo ripetitore solo nel caso in cui per uno dei ripetitori in detta lista si rilevi un valore del rapporto segnale/rumore maggiore del valore del rapporto segnale/rumore del ripetitore precedentemente connesso sommato ad un valore di isteresi predeterminato. 10. System according to claim 8 or 9, in which following said roaming event there is re-association with a new repeater only if for one of the repeaters in said list a value of the signal / noise ratio greater than the value of the signal / noise ratio of the previously connected repeater added to a predetermined hysteresis value. 11. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 10, in cui ad una delle unità di controllo di bordo viene assegnata la funzione di master della rete e pertanto funge da destinazione predefinita dei dati utente, per cui viene in questo modo realizzata un’architettura di tipo master-slave, la determinazione di quale unità di controllo funga da master essendo determinata da un parametro di configurazione statico ma modificabile. 11. System according to any one of claims 2 to 10, in which one of the on-board control units is assigned the function of master of the network and therefore acts as a predefined destination of the user data, whereby a ™ master-slave architecture, the determination of which control unit acts as the master being determined by a static but modifiable configuration parameter. 12. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 11, in cui detta applicazione di controllo dirige automaticamente dati/segnale verso le unità di controllo operative, in caso di malfunzionamento di uno o più unità di controllo, mantenendo la trasmissione del flusso dati, eventualmente in maniera ridotta. System according to any one of claims 2 to 11, wherein said control application automatically directs data / signal towards the operating control units, in case of malfunction of one or more control units, maintaining the transmission of the data flow, possibly in a reduced way. 13. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta alemo una unità di controllo prevede memorie buffer di dimensioni atte a evitare la perdita di pacchetti dati quando à ̈ in corso la fase di scansione e commutazione. System according to any one of the preceding claims, in which said control unit comprises buffer memories of dimensions suitable for avoiding the loss of data packets when the scanning and switching phase is in progress. 14. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in detta rete detti ripetitori sono alternativamente connessi a stazioni limitrofe in modo che un disservizio di una stazione non impedisca che un servizio regolare venga assicurato dalla stazione adiacente, la rete comprendendo inoltre centri di controllo attivi e in stand-by, fisicamente separati da detti ripetitori e dagli hub delle stazioni. System according to any one of the preceding claims, in which in said network said repeaters are alternatively connected to neighboring stations so that a malfunction of a station does not prevent a regular service from being ensured by the adjacent station, the network further comprising control centers active and in stand-by, physically separated from said repeaters and station hubs. 15. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, stante l'adozione di un piano frequenze che suddivide lo spettro assegnato in una molteplicità di canali parzialmente sovrapposti, vengono utilizzati tre canali non sovrapposti che consentono di disporre della massima larghezza di banda.System according to any one of the preceding claims, in which, given the adoption of a frequency plan which divides the spectrum assigned into a multiplicity of partially overlapping channels, three non-overlapping channels are used which allow the maximum bandwidth to be available.
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